Інжынеры-электронікі ведаюць, што антэны пасылаюць і прымаюць сігналы ў выглядзе хваль электрамагнітнай (ЭМ) энергіі, якія апісваюцца ўраўненнямі Максвела. Як і ў многіх тэмах, гэтыя ўраўненні і ўласцівасці распаўсюджвання электрамагнетызму можна вывучаць на розных узроўнях, ад адносна якасных тэрмінаў да складаных ураўненняў.
Ёсць шмат аспектаў распаўсюджвання электрамагнітнай энергіі, адным з якіх з'яўляецца палярызацыя, якая можа мець розную ступень уздзеяння або праблемы ў прылажэннях і іх канструкцыях антэн. Асноўныя прынцыпы палярызацыі прымяняюцца да ўсяго электрамагнітнага выпраменьвання, уключаючы радыёчастотнае/бесправадное выпраменьванне, аптычную энергію, і часта выкарыстоўваюцца ў аптычных прылажэннях.
Што такое палярызацыя антэны?
Перш чым зразумець палярызацыю, мы павінны спачатку зразумець асноўныя прынцыпы электрамагнітных хваль. Гэтыя хвалі складаюцца з электрычных палёў (палі E) і магнітных палёў (палі H) і рухаюцца ў адным кірунку. Палі E і H перпендыкулярныя адно аднаму і напрамку распаўсюджвання плоскай хвалі.
Палярызацыя адносіцца да плоскасці электроннага поля з пункту гледжання перадатчыка сігналу: пры гарызантальнай палярызацыі электрычнае поле будзе рухацца ўбок у гарызантальнай плоскасці, а пры вертыкальнай палярызацыі электрычнае поле будзе вагацца ўверх і ўніз у вертыкальнай плоскасці.( малюнак 1).
Малюнак 1: Хвалі электрамагнітнай энергіі складаюцца з узаемна перпендыкулярных E і H кампанентаў поля
Лінейная палярызацыя і кругавая палярызацыя
Рэжымы палярызацыі ўключаюць наступнае:
У базавай лінейнай палярызацыі дзве магчымыя палярызацыі з'яўляюцца артаганальнымі (перпендыкулярнымі) адна адной (малюнак 2). Тэарэтычна, прыёмная антэна з гарызантальнай палярызацыяй не «ўбачыць» сігнал ад антэны з вертыкальнай палярызацыяй і наадварот, нават калі абедзве працуюць на адной частаце. Чым лепш яны выраўнаваны, тым больш сігналу ўлоўліваецца, і перадача энергіі максімізуецца, калі палярызацыі супадаюць.
Малюнак 2: Лінейная палярызацыя забяспечвае два варыянты палярызацыі пад прамым вуглом адзін да аднаго
Касая палярызацыя антэны - гэта разнавіднасць лінейнай палярызацыі. Як і базавая гарызантальная і вертыкальная палярызацыя, гэтая палярызацыя мае сэнс толькі ў наземным асяроддзі. Касая палярызацыя знаходзіцца пад вуглом ±45 градусаў да гарызантальнай плоскасці адліку. Хоць гэта проста яшчэ адна форма лінейнай палярызацыі, тэрмін "лінейны" звычайна адносіцца толькі да гарызантальна або вертыкальна палярызаваных антэн.
Нягледзячы на некаторыя страты, сігналы, якія пасылаюцца (або прымаюцца) дыяганальнай антэнай, магчымыя толькі з гарызантальна ці вертыкальна палярызаванымі антэнамі. Антэны з нахільнай палярызацыяй карысныя, калі палярызацыя адной або абедзвюх антэн невядомая або змяняецца падчас выкарыстання.
Кругавая палярызацыя (CP) больш складаная, чым лінейная палярызацыя. У гэтым рэжыме палярызацыя, прадстаўленая вектарам поля E, круціцца па меры распаўсюджвання сігналу. Пры павароце направа (гледзячы з перадатчыка) кругавая палярызацыя называецца правабаковай кругавой палярызацыяй (RHCP); пры павароце налева, левабаковая кругавая палярызацыя (LHCP) (малюнак 3)
Малюнак 3: Пры кругавой палярызацыі вектар E поля электрамагнітнай хвалі круціцца; гэта кручэнне можа быць правабаковым або левабаковым
Сігнал CP складаецца з дзвюх артаганальных хваль, якія не змяшчаюцца па фазе. Для генерацыі сігналу CP неабходныя тры ўмовы. Поле E павінна складацца з двух артаганальных кампанентаў; два кампаненты павінны быць зрушаныя па фазе на 90 градусаў і аднолькавыя па амплітудзе. Просты спосаб генерацыі CP - выкарыстанне спіральнай антэны.
Эліптычная палярызацыя (ЭП) - разнавіднасць КП. Эліптычна палярызаваныя хвалі - гэта ўзмацненне, якое ствараецца дзвюма лінейна палярызаванымі хвалямі, такімі як хвалі СР. Калі дзве ўзаемна перпендыкулярныя лінейна палярызаваныя хвалі з неаднолькавымі амплітудамі злучаюцца, утвараецца эліптычна палярызаваная хваля.
Неадпаведнасць палярызацыі паміж антэнамі апісваецца каэфіцыентам палярызацыйных страт (PLF). Гэты параметр выражаецца ў дэцыбелах (дБ) і з'яўляецца функцыяй розніцы вуглоў палярызацыі паміж перадаючай і прыёмнай антэнамі. Тэарэтычна PLF можа вар'іравацца ад 0 дБ (без страт) для ідэальна арыентаванай антэны да бясконцых дБ (бясконцыя страты) для ідэальна артаганальнай антэны.
У рэчаіснасці, аднак, выраўноўванне (або зрушэнне) палярызацыі не з'яўляецца ідэальным, таму што механічнае становішча антэны, паводзіны карыстальніка, скажэнне канала, шматпрамянёвае адлюстраванне і іншыя з'явы могуць выклікаць некаторае вуглавое скажэнне перададзенага электрамагнітнага поля. Першапачаткова будзе адбывацца "ўцечка" крыжаванай палярызацыі сігналу ад 10 да 30 дБ з артаганальнай палярызацыі, чаго ў некаторых выпадках можа быць дастаткова, каб перашкодзіць аднаўленню жаданага сігналу.
Наадварот, фактычная PLF для дзвюх накіраваных антэн з ідэальнай палярызацыяй можа складаць 10 дБ, 20 дБ або больш, у залежнасці ад абставін, і можа перашкаджаць аднаўленню сігналу. Іншымі словамі, ненаўмысная перакрыжаваная палярызацыя і PLF могуць працаваць у абодвух напрамках, ствараючы перашкоды жаданаму сігналу або памяншаючы жаданую сілу сігналу.
Чаму клапоціцца пра палярызацыю?
Палярызацыя працуе двума спосабамі: чым больш супастаўленыя дзве антэны і маюць аднолькавую палярызацыю, тым лепшая сіла прыманага сігналу. І наадварот, дрэннае выраўноўванне палярызацыі робіць больш цяжкім для прымачоў, наўмысна або незадаволеных, захапіць дастатковую колькасць сігналу, які цікавіць. У многіх выпадках "канал" скажае перадаваемую палярызацыю, або адна або абедзве антэны не знаходзяцца ў фіксаваным статычным кірунку.
Выбар таго, якую палярызацыю выкарыстоўваць, звычайна вызначаецца ўстаноўкай або атмасфернымі ўмовамі. Напрыклад, гарызантальна палярызаваная антэна будзе лепш працаваць і захоўваць сваю палярызацыю, калі ўсталявана каля столі; наадварот, вертыкальна палярызаваная антэна будзе працаваць лепш і захоўваць свае характарыстыкі палярызацыі, калі ўстаноўлена каля бакавой сцяны.
Шырока выкарыстоўваная дыпольная антэна (простая або складзеная) мае гарызантальную палярызацыю ў сваёй "нармальнай" арыентацыі мантажу (малюнак 4) і часта паварочваецца на 90 градусаў, каб прыняць вертыкальную палярызацыю, калі патрабуецца, або падтрымаць пераважны рэжым палярызацыі (малюнак 5).
Малюнак 4: Дыпольная антэна звычайна ўсталёўваецца гарызантальна на мачце для забеспячэння гарызантальнай палярызацыі
Малюнак 5: Для прыкладанняў, якія патрабуюць вертыкальнай палярызацыі, дыпольная антэна можа быць усталявана адпаведна ў тым месцы, дзе антэна фіксуецца
Вертыкальная палярызацыя звычайна выкарыстоўваецца для партатыўных мабільных радыёстанцый, такіх як тыя, якія выкарыстоўваюцца службамі хуткага рэагавання, таму што многія канструкцыі радыёантэн з вертыкальнай палярызацыяй таксама забяспечваюць усенакіраваную дыяграму выпраменьвання. Такім чынам, такія антэны не павінны быць пераарыентаваны нават пры змене кірунку радыё і антэны.
Высокачастотныя (ВЧ) антэны 3 - 30 МГц звычайна складаюцца з простых доўгіх правадоў, злучаных гарызантальна паміж дужкамі. Яго даўжыня вызначаецца даўжынёй хвалі (10 - 100 м). Гэты тып антэны, натуральна, мае гарызантальную палярызацыю.
Варта адзначыць, што называць гэты дыяпазон "высокай частатой" пачалі дзесяцігоддзі таму, калі 30 МГц сапраўды былі высокай частатой. Нягледзячы на тое, што цяпер гэта апісанне выглядае састарэлым, яно з'яўляецца афіцыйным абазначэннем Міжнароднага саюза электрасувязі і па-ранейшаму шырока выкарыстоўваецца.
Пераважная палярызацыя можа быць вызначана двума спосабамі: або з выкарыстаннем наземных хваль для больш моцнай перадачы сігналаў на кароткіх адлегласцях з дапамогай вяшчальнага абсталявання з выкарыстаннем дыяпазону сярэдніх хваль (МВт) 300 кГц - 3 МГц, або з выкарыстаннем нябесных хваль для большай адлегласці праз іаносферную сувязь. Наогул кажучы, вертыкальна палярызаваныя антэны маюць лепшае распаўсюджванне хваль на зямлі, у той час як антэны з гарызантальнай палярызацыяй маюць лепшыя характарыстыкі нябеснай хвалі.
Кругавая палярызацыя шырока выкарыстоўваецца для спадарожнікаў, таму што арыентацыя спадарожніка адносна наземных станцый і іншых спадарожнікаў пастаянна змяняецца. Эфектыўнасць паміж перадаючай і прыёмнай антэнамі найбольшая, калі абедзве маюць цыркулярную палярызацыю, але лінейна палярызаваныя антэны можна выкарыстоўваць з CP-антэнамі, хаця існуе каэфіцыент страт пры палярызацыі.
Палярызацыя таксама важная для сістэм 5G. Некаторыя антэнныя рашоткі 5G з некалькімі ўваходамі/многімі выхадамі (MIMO) дасягаюць павелічэння прапускной здольнасці за кошт выкарыстання палярызацыі для больш эфектыўнага выкарыстання даступнага спектру. Гэта дасягаецца з дапамогай камбінацыі розных палярызацыі сігналаў і прасторавага мультыплексавання антэн (прасторавае разнясенне).
Сістэма можа перадаваць два патокі даных, таму што патокі даных злучаны незалежнымі артаганальна палярызаванымі антэнамі і могуць аднаўляцца незалежна. Нават калі існуе некаторая перакрыжаваная палярызацыя з-за скажэнняў траекторыі і канала, адлюстраванняў, шматшляхоўнасці і іншых недахопаў, прымач выкарыстоўвае складаныя алгарытмы для аднаўлення кожнага зыходнага сігналу, што прыводзіць да нізкай частаты бітавых памылак (BER) і, у канчатковым рахунку, да паляпшэння выкарыстання спектру.
у заключэнне
Палярызацыя - важная ўласцівасць антэны, якую часта забываюць. Лінейная (у тым ліку гарызантальная і вертыкальная) палярызацыя, касая палярызацыя, кругавая палярызацыя і эліптычная палярызацыя выкарыстоўваюцца для розных прыкладанняў. Дыяпазон скразных радыёчастотных характарыстык, якіх можа дасягнуць антэна, залежыць ад яе адноснай арыентацыі і выраўноўвання. Стандартныя антэны маюць розныя палярызацыі і падыходзяць для розных частак спектру, забяспечваючы пераважную палярызацыю для мэтавага прымянення.
Рэкамендуемыя прадукты:
| RM-DPHA2030-15 | ||
| Параметры | Тыповы | Адзінкі |
| Дыяпазон частот | 20-30 | ГГц |
| Выйгрыш | 15 Тып. | dBi |
| КСВ | 1.3 Тып. | |
| Палярызацыя | Двайны Лінейны | |
| Крыж Пол. Ізаляцыя | 60 Тып. | dB |
| Ізаляцыя порта | 70 Тып. | dB |
| Злучальнік | SMA-Fжанчына | |
| Матэрыял | Al | |
| Аздабленне | Фарба | |
| Памер(Д*Ш*У) | 83,9*39,6*69,4(±5) | mm |
| Вага | 0,074 | kg |
| RM-BDHA118-10 | ||
| Пункт | Спецыфікацыя | Адзінка |
| Дыяпазон частот | 1-18 | ГГц |
| Выйгрыш | 10 Тып. | dBi |
| КСВ | 1.5 Тып. | |
| Палярызацыя | Лінейны | |
| Крыж По. Ізаляцыя | 30 Тып. | dB |
| Злучальнік | SMA-Жанчына | |
| Аздабленне | Pне так | |
| Матэрыял | Al | |
| Памер(Д*Ш*У) | 182,4*185,1*116,6(±5) | mm |
| Вага | 0,603 | kg |
| RM-CDPHA218-15 | ||
| Параметры | Тыповы | Адзінкі |
| Дыяпазон частот | 2-18 | ГГц |
| Выйгрыш | 15 Тып. | dBi |
| КСВ | 1.5 Тып. |
|
| Палярызацыя | Двайны Лінейны |
|
| Крыж Пол. Ізаляцыя | 40 | dB |
| Ізаляцыя порта | 40 | dB |
| Злучальнік | СМА-Ф |
|
| Апрацоўка паверхні | Pне так |
|
| Памер(Д*Ш*У) | 276*147*147(±5) | mm |
| Вага | 0,945 | kg |
| Матэрыял | Al |
|
| Працоўная тэмпература | -40-+85 | °C |
| RM-BDPHA9395-22 | ||
| Параметры | Тыповы | Адзінкі |
| Дыяпазон частот | 93-95 | ГГц |
| Выйгрыш | 22 Тып. | dBi |
| КСВ | 1.3 Тып. |
|
| Палярызацыя | Двайны Лінейны |
|
| Крыж Пол. Ізаляцыя | 60 Тып. | dB |
| Ізаляцыя порта | 67 Тып. | dB |
| Злучальнік | WR10 |
|
| Матэрыял | Cu |
|
| Аздабленне | Залаты |
|
| Памер(Д*Ш*У) | 69,3*19,1*21,2 (±5) | mm |
| Вага | 0,015 | kg |
Час публікацыі: 11 красавіка 2024 г
